Paseos electroquímicos - zinc "inactivo"

El zinc se considera un metal activo. El potencial estándar negativo sugiere que reaccionará violentamente con los ácidos, desplazando el hidrógeno de ellos. Además, como metal anfótero, también reacciona con bases para formar las sales complejas correspondientes. Sin embargo, el zinc puro es muy resistente a los ácidos y álcalis. La razón es el gran potencial de evolución de hidrógeno en la superficie de este metal. Las impurezas de zinc favorecen la formación de microceldas galvánicas y, en consecuencia, su disolución.

Para la primera prueba necesitarás: ácido clorhídrico HCl, placa de zinc y alambre de cobre (foto 1). Metemos la placa en una placa de Petri llena de ácido clorhídrico diluido (foto 2), y le ponemos alambre de cobre (foto 3), al que obviamente el HCl no afecta. Después de un tiempo, el hidrógeno se libera intensamente en la superficie de cobre (fotos 4 y 5), y solo se pueden observar algunas burbujas de gas en el zinc. La razón es el sobrevoltaje mencionado anteriormente de la evolución de hidrógeno en el zinc, que es mucho mayor que en el cobre. Los metales combinados alcanzan el mismo potencial con respecto a la solución ácida, pero el hidrógeno se separa más fácilmente en el metal con menor sobretensión, el cobre. En la celda galvánica formada con electrodos de Zn Cu en cortocircuito, el zinc es el ánodo:

(-) Requisitos: Zn⁰ → cinc²⁺ + 2e^–

y el hidrógeno se reduce en un cátodo de cobre:

(+) Cátodo: 2H⁺ + 2e^– → H₂­

sumando ambas ecuaciones de procesos de electrodos, obtenemos un registro de la reacción de disolución de zinc en ácido:

Cinc + 2H⁺ → cinc²⁺ + H₂­

En la siguiente prueba utilizaremos una solución de hidróxido de sodio, una placa de zinc y un clavo de acero (foto 6). Como en el experimento anterior, se coloca una placa de zinc en una solución diluida de NaOH en una placa Petri y se le coloca un clavo (el hierro no es un metal anfótero y no reacciona con los álcalis). El efecto del experimento es similar: se libera hidrógeno en la superficie del clavo y la placa de zinc se cubre con solo unas pocas burbujas de gas (fotos 7 y 8). La razón de este comportamiento del sistema Zn-Fe es también el sobrevoltaje del desprendimiento de hidrógeno sobre el zinc, que es mucho mayor que sobre el hierro. También en este experimento, el zinc es el ánodo:

(-) Requisitos: Zn⁰ → cinc²⁺ + 2e^–

y sobre el cátodo de hierro se reduce el agua:

(+) Cátodo: 2H₂O + 2e^– → H₂+ 2ON^–

Sumando ambas ecuaciones a los lados y teniendo en cuenta el medio de reacción alcalino, obtenemos un registro del proceso de disolución del zinc en principio (se forman aniones tetrahidroxiincide):

cinc + 2OH^– + 2H₂O → [Zn(OH)₄]^2– + H₂